优化设计的答案(基于大功率散热器优化设计分析)

发光二极管因其寿命长、节能环保等优点被广泛应用于现代发光二极管显示和照明领域。随着发光二极管在对，的大规模应用，其工作功率越来越大。在照明领域，大功率发光二极管器件的转化率非常低，并且大部分电能通过产生电阻热而被浪费。另一方面，如果大功率发光二极管不能及时传热，将会降低灯具的使用寿命。因此，优化对大功率散热装置的设计，提高灯具的使用寿命和工作效率具有重要意义。1大功率散热器结构优化设计依据

1.1散热器翅片数量一般散热器的散热面积越大，热容量和散热效果越好。散热表面积取决于散热片的高度和间距。散热片越多，散热表面积越大。因此，在散热器的设计过程中增加翅片数量可以有效降低灯具的工作温度，提高散热效率。然而，由于灯本身的设计结构和尺寸的限制，翅片数量不能无限地增加。此外，如果有太多的翅片数量和密度相应增加，这是不利于散热，所以翅片数量一般约35件。

1.2散热片宽度散热片宽度主要反映在其厚度尺寸上。然而，在实际使用中，翅片的厚度参数对对灯具的散热效果影响不大，因为厚度参数的变化不会显著改变翅片的有效散热面积。如果散热片的厚度过度增加，将会增加设备的制造成本。因此，在散热器的设计和制造过程中，散热片的宽度和厚度应尽可能小，但由于挤压技术的限制，其厚度必须大于1毫米。

1.3散热片高度分析散热片高度对对其散热效果的影响程度，考虑用试验方法解决。首先，保证翅片的其他结构参数和工作环境不变，利用计算机仿真软件对模拟翅片高度参数与灯工作温度之间的关系。实验表明，随着翅片高度参数的增加，灯具温度有明显的下降趋势，但当翅片高度达到65mm左右时，散热能力趋于平缓，因此在一定范围内增加翅片高度可以显著提高散热器的散热效果。

2散热器物理模型的建立大功率发光二极管灯主要由多孔灯壳、透明罩、反射镜、照明电源、发光二极管灯珠、铝基集成电路和平板散热片组成。根据需要，可以设置为LED灯珠：型号为OSRAMLUW-W5AM，大约需要10个灯珠，每个灯珠的额定功率为1瓦，电能转化效率设置为80%，在仿真软件中用二维点光源表示；铝基集成电路板的长度、宽度和高度的结构参数为180毫米* 92 * 1.5毫米，电路板的导热系数设置为200瓦/(米*克)，铜膜厚度为60m，导热系数为380瓦(米*克)；平板铝翅片散热器：散热器的长度、宽度和高度参数为220毫米* 130毫米* 10毫米，翅片厚度为2毫米，翅片间距和高度分别为5毫米和20毫米，外壳的导热系数为200瓦(m*k)。

实验中使用Icepak模拟软件时，工作环境参数定义为自然对流动传热模型，周围介质环境为20干燥空气。软件的计算域必须足够大。一般来说，计算域的选择如下：重力反方向的模型高度是模型参数的3倍，重力方向的模型高度是模型参数的2倍，模型侧的结构参数是结构参数的0.5倍。参照如图1号模型，利用三维软件设计原理，可以对不同层次的对数据进行分析和检测，实验采用开放边界条件。三种主要散热器的优化设计分析

3.1中心组合设计首次采用等效电阻电路的处理方法，并以对散热器的三个结构参数进行优化设计。三个结构参数为：翅片高度20毫米；翅片间距6mm；翅片厚度为2mm，然后根据三个结构参数对对，对散热器散热效果的影响，得出以下实验因子等级编码值表：

在表中：R代表每个结构参数和中心点之间的距离4结论

本设计主要是对大功率发光二极管灯散热器的核心部件：灯珠、铝基集成电路板和平板散热片。采用中心组合法对对翅片冷却系统的结构参数进行优化：散热器的三个响应因子为翅片高度、间距和厚度，响应值为散热器的工作温度；通过实验计算散热器的工作温度，然后利用Design Expert8.06软件响应面分析程序的对实验结果进行回归拟合，影响散热器散热性能的结构参数为：翅片高度、翅片间距和翅片厚度；三个响应因子的最佳结构组合为翅片高度23.50毫米，翅片间距6.05毫米，翅片厚度1.32毫米。在此条件下，散热器温度为45.2822。